y)亲代生物传递给子代一套实现与其相同形.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,概念,遗传,(heredity),：,亲代生物传递给子代一套实现与其相同形状的遗传信息。,遗传型（,genotype,）：,又称基因型，指某一生物个体所含有的全部基因的总和。,表型（,phenotype,）：,指生物体所具有的一切外表特征和内在特性的总和,;-,是一种现实存在，是具一定遗传型的生物在一定条件下所表现出的具体性状。,第一节 遗传变异的物质基础,变异,(variation):,生物体在外因或内因的作用下，遗传物质的结构或数量发生改变。,特点：,a.,在群体中以极低的几率出现（,10,-6,10,-10,）；,b.,形状变化的幅度大；,c.,变化后形成的新性状是稳定的，可遗传的。,饰变（,modification,）,：,指不涉及遗传物质结构改变而只发生在转录、转译水平上的表型变化。,特点：,a.,几乎整个群体中每一个体都发生同样的变化；,b.,性状变化的幅度小；,c.,因遗传物质不变，故饰变是不遗传的。,引起饰变 的因素消失后，表型即可恢复,。,例如：粘质沙雷氏菌：,在,25,下培养，产生深红色的灵杆菌素；在,37,下培养，不产生色素；如果重新将温度降到,25,，又恢复产色素的能力。,种质连续理论,：,1883-1889,年间,Weissmann,提出。认为遗传物质是一种具有特定分子结构的化合物。,基因学说,：,1933,年摩尔根（,Thomas Hunt Morgan,）发现了染色体，并证明基因在染色体上呈直线排列，提出了基因学说，使得遗传物质基础的范围缩小到染色体上。,进一步发现染色体是由核酸和蛋白质两种长链高分子组成。,20,多种氨基酸经过不同排列组合，可以演变出的蛋白质,数目几乎可以达到一个天文数字，而核酸的组成却简单得,一、遗传物质基础三个经典证明实验,肺炎球菌的转化试验,噬菌体感染试验,病毒的拆开与重建试验,证明遗传物质基础是,核酸的,三个经典实验,多，一般仅由,4,种不同的核苷酸组成，它们通过排列核组合只能产生较少种类的核酸，因此当时认为决定生物遗传的物质基础是蛋白质。,研究对象：,Streptococcus,pneumoniae,（肺炎双球菌）,S,型菌株：有荚膜，菌落表面光滑，有致病性,R,型菌株：无荚膜，菌落表面粗糙，无致病性,（一）经典转化实验（,transformation,）,1928,年，,Griffith,进行了以下几组实验：,（,1,）动物实验,对小鼠注射活,R,菌或死,S,菌,小鼠存活,对小鼠注射活,S,菌,小鼠死亡,对小鼠注射活,R,菌和热死,S,菌,小鼠死亡,抽取心血,分离,活的,S,菌,Griffith,转化试验 示意,混合培养,R,型活菌,S,型活菌,S,型热死菌,R,型活菌,S,型活菌,健康,健康,健康,健康,健康,健康,健康,病死,病死,病死,（,2,）细菌培养实验,（,3,）,S,型菌的无细胞抽提液试验,以上实验说明：加热杀死的,S,型细菌细胞内可能存在一种转化物质，它能通过某种方式进入,R,型细胞并使,R,型细胞获得稳定的遗传性状，转变为,S,型细胞。,肺炎链球菌,加,S,菌,DNA,加,S,菌,DNA,及,DNA,酶以外的酶,加,S,菌的,DNA,和,DNA,酶,加,S,菌的,RNA,加,S,菌的蛋白质,加,S,菌的荚膜多糖,活,R,菌,长出,S,菌,只有,R,菌,1944,年,O.T.Avery,、,C.M.MacLeod,和,M,。,McCarty,从热死,S,型,S.,pneumoniae,中提纯了可能作为转化因子的各种成分，并在离体条件下进行了转化试验：,只有,S,型细菌的,DNA,才能将,S.,pneumoniae,的,R,型转化为,S,型。且,DNA,纯度越高，转化效率也越高。说明,S,型菌株转移给,R,型菌株的，是遗传因子。,（二）噬菌体感染实验,A.D.Hershey,和,M.Chase,，,1952,年,含,32,P-DNA,的一组：,10,分钟后,用捣碎器,使空壳脱离,吸附,离心,沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体,上清液中含,15%,放射性,沉淀中含,85%,放射性,放射性,85%,在沉淀中,沉淀中含,25%,放射性,含,35,S-,蛋白质的一组：,10,分钟后,用捣碎器,使空壳脱离,吸附,离心,沉淀细胞进一步培养后，可产生大量完整的子代噬菌体,上清液中含,75%,放射性,放射性,75%,在上清液中,（三）植物病毒的重建实验,1956,年，,H.,Fraenkel-Conrat,用含,RNA,的烟草花叶病毒（,TMV,）和霍氏车前花叶病毒（,HRV,）进行了著名的植物病毒重建实验。,将,TMV,和,HRV,在一定浓度尿素或苯酚溶液中振荡，分别拆分得到各自的,RNA,和蛋白质，将两种,RNA,分别与对方的蛋白质外壳重建形成两种杂合病毒：,A,杂合病毒：,RNA,（,TMV,）,蛋白质（,HRV,）,B,杂合病毒：,RNA,（,HRV,）,蛋白质（,TMV,）,MTV HRV,HRV MTV,过,程,示,意,用上述两种杂合病毒感染寄主，,发现,：,A,杂合病毒,表现,TMV,的典型症状病，并分离到正常,TMV,粒子,B,杂合病毒,表现,HRV,的典型症状病，并分离到正常,HRV,粒子。,结论：,在,RNA,病毒中，遗传的物质基础也是核酸。,1,、细胞水平,大部分或全部,DNA,都集中于细胞核或核质体中，不同种类微生物或同种类不同细胞中细胞核的数目不同，单核或多核。,2,、细胞核水平,真核生物,(,与组蛋白结合在一起,),，原核生物（环状双链结构，不与蛋白质结合）。,3,、染色体水平,真核微生物的每个细胞核内含有一定数量的染色体；而原核生物中一个核质体就是一个裸露的、光学显微镜下不能看到的环状染色体。,二、遗传物质在细胞内的存在部位和方式,（一）核酸存在的七个水平及质粒,遗传物质类型,核外,遗传物质,真核生物的“质粒”,原核生物的质粒,线粒体,细胞质基因叶绿体,（质体）中心体,动 体,共生生物卡巴颗粒,酵母菌的,2,m,质粒,F,因子,R,因子,Col,质粒,Ti,质粒,巨大质粒,降解性质粒,核基因组,遗传物质类型,4,、核酸水平,在原核中同染色体水平、存在部分二倍体，,DNA,或,RNA,，复合或裸露，双链或单链。,5,、基因水平,生物体内一切具有自主复制能力的遗传功能单位都可称为基因。,原核生物具有操纵子结构，真核生物无。,原核生物,基因调控系统,启动基因（启动子）,操纵基因,结构基因,操纵子,调节基因,6,、密码子水平,遗传密码,：,指,DNA,链上各个核苷酸的特定排列顺序。,密码子（,coden,）：,由,3,个核苷酸顺序决定，负载遗传信息的基本单位。,不对称转录：,只有,DNA,双链的一股才作为有意义链被转录。,起始密码子：,AUG,，甲硫氨酸或甲酰甲硫氨酸。,终止密码子：,UAA,、,UGA,、,UAG,。,7,、核苷酸水平,突变或交换单位，绝大多数四种碱基。,（二）原核生物的质粒,定义：,是一类小型闭合环状核外双螺旋,DNA,分子，能自主复制。,大小：,约,1.5-300kb,。,性质：,对于细菌的生存并不是必要的；,功能多样化；,是一种复制子,(,replicon,),，根据自我复制能力的不同，可把质粒复制的控制形式分为严紧型和松弛型两种；,可以通过转化、转导或接合作用而由一个细菌细胞转移到另一个细菌细胞中，使两个细胞都成为带有质粒的细胞。质粒转移时，它可以单独转移，也可以携带着染色体（片段）一起进行转移，所以它可成为基因工程的载体。,可以在细胞质中独立于染色体之外独立存在（游离态），也可以通过交换掺入染色体上，以,附加体（,episome,）,的形式存在。,功能：,进行细胞间接合，并带有一些基因，如产生毒素、抗药性、固氮、产生酶类、降解功能等。,重组：,在质粒之间、质粒与染色体之间菌可发生。,存在范围：,很多细菌如,E.coli,、志贺氏杆菌,(,Shigella,),、金葡菌,(,S.aureus,),、乳链球菌,(,Streptococcus,lactis,),、根癌土壤 杆菌,(,Agrobacterium,tumefaciens,),等。,制备：,包括增殖、裂解细胞、分离质粒与染色体和蛋白质等成分、去除,RNA,和蛋白质等步骤。,鉴定：,电镜观察、电泳、密度梯度离心、限制性酶切图谱等方法。,几种代表性质粒：,1.F,质粒（,F plasmid,）,：又称致育因子或性因子，,100kb,，相当于核染色体,DNA2%,的环状双链,DNA,，足以编码,94,个中等大小多肽，其中,1/3,基因（,tra,区）与接合作用有关。存在于肠细菌属、假单胞菌属、嗜血杆菌、奈瑟氏球菌、链球菌等细菌中，决定性别。,R,质粒由相连的两个,DNA,片段组成，即抗性转移因子（,resistence,transfor,factor,，,RTF,）和抗性决定子（,r-determinant,）。,RTF,为分子量约为,1.110,7,，含调节,DNA,复制和拷贝数的基因及转移基因，有转移功能；抗性决定子大小不固定，从几百万到,1.010,8,以上。其上带有其它抗生素的抗性基因，无转移功能。,2.R,质粒（,R,plasmid,resistrance,plasmid,）,最初发现于痢疾志贺氏菌（,Shigella,dysenteriae,），后来发现还存在于,Salmonella,、,Proteus,、和,E.coli,Klebsiella,中。,R,质粒在细胞内的拷贝数可从,12,个到几十个，分为严紧型和松弛型两种，经氯霉素处理后，松弛型质粒可达,20003000,个,/,细胞。,又称大肠杆菌素质粒或产大肠杆菌素因子。,大肠杆菌素是由,E.coli,的某些菌株所分泌的细菌素，由,Col,质粒编码，能专一地杀死其它肠道细菌。,Col,因子可分为两类，分别以,Col E1,和,Col,Ib,为代表。,Col E1,分子量约为,510,6,，无接合作用，是多拷贝的；,Col E1,研究得很多，并被广泛地用于重组,DNA,的研究和用于体外复制系统上。,Col,Ib,分子量约为,810,7,，它与,F,因子相似，具有通过接合作用转移的功能，属于严紧型控制，只有,1-2,个拷贝。,凡带,Col,因子的菌株，由于质粒本身编码一种免疫蛋白，从而对大肠杆菌素有免疫作用，不受其伤害。,3.Col,质粒（,colicin,plasmid,col,plasmid,）,即诱癌质粒，是一个大型质粒，,200kb,。,存在于根癌土壤杆菌（,Agrobacterium,tumefaciens,）中,可引起许多双子叶植物的根癌,当细菌侵入植物细胞中后，在其细胞中溶解，把细菌的,DNA,释放到植物细胞中。这时，含有复制基因的,Ti,质粒的小片段与植物细胞中的核染色体发生整合，破坏控制细胞分裂的激素调节系统，从而使它转变成癌细胞。,当前，,Ti,质粒已成为植物遗传工程研究中的重要载体。一些具有重要性状的外源基因可借,DNA,重组技术设法插入到,Ti,质粒中，并进一步使之整合到植物染色体上，以改变该植物的遗传性，达到培育植物优良品种的目的。,4.Ti,质粒（,tumor inducing plasmid,）,5.,Ri,质粒（,root inducing plasmid,）,Agrobacterium,rhizogenes,（发根土壤杆菌）可侵染双子叶植物的根部，并诱生大量称为毛状根的不定根。与,Ti,质粒相似，该菌侵入植物根部细胞后，会将大型,Ri,（,250kb,）中的一段,T-DNA,整合到宿主根部细胞的核基因组中，使之发生转化，从而稳定遗传下去。,由,Ri,质粒转化的根部不形成瘤，仅生出可再生新植株的毛状根。实践上，,Ri,质粒已成为外源基因的良好载体，也可用作进行次生代谢产物的生产。,只在假单胞菌属中发现。它们的降解性质粒可为一系列能降解复杂物质的酶编码，从而能利用一般细菌所难以分解的物质做碳源。这些质粒以其所分解的底物命名，例如有分解,CAM,（樟脑）质粒，,XYL,（二甲苯）质粒，,SAL,（水杨酸）质粒，,MDL,（扁桃酸）质粒，,NAP,（奈）质粒和,TOL,（甲苯）质粒等。,7.,降解性质粒,6.mega,质粒（,megaplasmid,）,即巨大质粒，是近年来在,Rhizobium,（根瘤菌属）中发现的一种质粒，分子量为,2.0-3.010,8,，比一般质粒大几十倍到几百倍，故称巨大质粒，其上有一系列固氮基因。,请 提 宝 贵 意 见,谢 谢,